KR20200050843A - Memory circuit and semiconductor device - Google Patents

Memory circuit and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
KR20200050843A
KR20200050843A KR1020190052155A KR20190052155A KR20200050843A KR 20200050843 A KR20200050843 A KR 20200050843A KR 1020190052155 A KR1020190052155 A KR 1020190052155A KR 20190052155 A KR20190052155 A KR 20190052155A KR 20200050843 A KR20200050843 A KR 20200050843A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
memory circuit
node
nonvolatile memory
data
circuit
Prior art date
Application number
KR1020190052155A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
마사루 야노
Original Assignee
윈본드 일렉트로닉스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션 filed Critical 윈본드 일렉트로닉스 코포레이션
Publication of KR20200050843A publication Critical patent/KR20200050843A/en
Priority to KR1020210028552A priority Critical patent/KR102345149B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C14/00Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down
    • G11C14/0054Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down in which the volatile element is a SRAM cell
    • G11C14/0081Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down in which the volatile element is a SRAM cell and the nonvolatile element is a magnetic RAM [MRAM] element or ferromagnetic cell
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C14/00Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down
    • G11C14/0054Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down in which the volatile element is a SRAM cell
    • G11C14/009Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down in which the volatile element is a SRAM cell and the nonvolatile element is a resistive RAM element, i.e. programmable resistors, e.g. formed of phase change or chalcogenide material
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1659Cell access
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1673Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1675Writing or programming circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1677Verifying circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/02Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
    • G11C11/16Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
    • G11C11/165Auxiliary circuits
    • G11C11/1697Power supply circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0064Verifying circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0069Writing or programming circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0097Erasing, e.g. resetting, circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/26Sensing or reading circuits; Data output circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0069Writing or programming circuits or methods
    • G11C2013/0073Write using bi-directional cell biasing

Abstract

The present invention is to provide a memory circuit having a function of recovering data when the power supply is momentarily stopped. According to the present invention, the memory circuit (100) comprises: a bistable circuit capable of holding data in a complementary relationship to a node (N1) and a node (N2); a first nonvolatile memory circuit (NV1) connected to the node (N1); and a second nonvolatile memory circuit (NV2) connected to the node (N2). The first nonvolatile memory circuit (NV1) stores boot data. The second nonvolatile memory circuit (NV2) inverts a logic level of the data held in the second node when the data held in the second node is stored.

Description

기억 회로 및 반도체 장치{MEMORY CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR DEVICE}Memory circuit and semiconductor device {MEMORY CIRCUIT AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, SRAM와 같은 쌍안정 회로(雙安正 回路)를 포함한 기억 회로 및 반도체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a memory circuit and a semiconductor device including a bistable circuit such as SRAM.

SRAM 등의 쌍안정 회로는 휘발성이기 때문에, 쌍안정 회로의 전원을 차단하면 데이터가 소실되어 버린다. 그래서, 쌍안정 회로의 전원 차단을 가능하게 하기 위해, 쌍안정 회로의 전원을 차단하기 전에, 쌍안정 회로에 기억되어 있는 데이터를 비휘발성의 자성 터널 접합 소자(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)에 격납하고, 쌍안정 회로의 전원 투입 시에 MTJ로부터 독출한 데이터를 쌍안정 회로에 리스토어(restore) 하는 것이 알려져 있다.Since bistable circuits such as SRAM are volatile, when the power of the bistable circuit is cut off, data is lost. Therefore, in order to enable the power supply of the bistable circuit, before storing the power of the bistable circuit, the data stored in the bistable circuit is stored in a nonvolatile magnetic tunnel junction (MTJ). , It is known to restore data read from the MTJ to the bistable circuit when the bistable circuit is powered on.

[특허문헌 1] 미국 특허 제9,601,198호 공보[Patent Document 1] US Patent No. 9,601,198

시스템 온 칩에서는, 센서나 시스템을 즉석에서 동작할 수 있도록 하기 위해, 시스템에 대한 부트, 트리밍, 캐쉬 코드 등이 필요하다. 그리고, 유지(保持)된 데이터는, 동작 중에 갱신될 수 있다. 만일, 전원이 돌연 차단되면, 프로그래밍의 갱신을 필요로 하는 원래의 데이터로 되돌아가 버린다.In the system-on-chip, in order to allow the sensor or system to operate on the fly, boot, trimming, cache code, etc. are required for the system. And, the retained data can be updated during operation. If the power supply is suddenly cut off, it returns to the original data requiring programming update.

본 발명은, 원래의 데이터를 리커버리 하는 기능을 갖춘 기억 회로를 제공한다.The present invention provides a memory circuit having a function of recovering original data.

또한, 본 발명은, 전원 투입 시의 기동 시간을 단축시키는 것이 가능한 기억 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a memory circuit capable of shortening the start-up time when the power is turned on.

어느 실시예에서는, 상기 비휘발성 기억 회로는, 가변 저항 소자를 포함하고, 상기 노드에 유지된 데이터가 제1 논리 레벨일 때, 상기 가변 저항 소자의 세트(set)를 실시하고, 상기 노드에 유지된 데이터가 제2 논리 레벨일 때, 가변 저항 소자의 리셋(reset)을 실시한다. 어느 실시예에서는, 상기 비휘발성 기억 회로는, 상기 노드와 소스라인 사이에 직렬(直列)된 액세스용 트랜지스터와 가변 저항 소자를 포함하고, 가변 저항 소자의 세트를 실시할 때, 액세스용 트랜지스터를 도통(導通) 상태로 하고, 상기 노드에서 소스라인으로 향하는 바이어스를 상기 가변 저항 소자에 인가하고, 상기 가변 저항 소자의 리셋 기입(reset write)을 실시할 때, 액세스용 트랜지스터를 도통 상태로 하고, 상기 소스라인에서 상기 노드로 향하는 바이어스를 상기 가변 저항 소자에 인가한다. 어느 실시예에서는, 상기 비휘발성 기억 회로의 기억된 데이터를 상기 노드에 설정할 때, 세트 기입(set write)을 실시한 가변 저항 소자에 대해 리셋 기입을 실시하고, 리셋 기입을 실시한 가변 저항 소자에 대해 세트 기입을 실시한다. 어느 실시예에서는, 상기 노드는, 트랜지스터를 통해 비트라인에 접속되고, 상기 가변 저항 소자에 기억된 데이터를 상기 비트라인을 통해 독출 함으로써 베리파이(verify) 한다. 어느 실시예에서는, 기억 회로는 타 노드에 접속된 타 비휘발성 기억 회로를 더 포함하고, 상기 타 비휘발성 기억 회로는, 전원 투입 시에 필요하게 되는 부트 데이터를 기억한다. 어느 실시예에서는, 전원 투입 시, 상기 타 비휘발성 기억 회로에 기억된 부트 데이터가 제1 노드로 독출된다. 어느 실시예에서는, 상기 타 비휘발성 기억 회로는, 상기 타 노드와 소스라인 사이에 직렬로 접속된 액세스용 트랜지스터와 가변 저항 소자를 포함한다.In some embodiments, the nonvolatile memory circuit includes a variable resistance element, and when the data held in the node is at a first logic level, sets the variable resistance element and holds the node. When the generated data is at the second logic level, a reset of the variable resistor element is performed. In one embodiment, the non-volatile memory circuit includes an access transistor and a variable resistor element connected in series between the node and the source line, and conducts the access transistor when performing a set of variable resistor elements. In the state of (導 通), when the bias from the node to the source line is applied to the variable resistance element, and reset write of the variable resistance element is performed, the access transistor is brought into a conduction state, and the A bias from the source line to the node is applied to the variable resistance element. In one embodiment, when setting the stored data of the nonvolatile memory circuit to the node, reset writing is performed on the variable resistance element that has undergone set write, and set is set on the variable resistance element that has undergone reset write. Fill in. In some embodiments, the node is connected to a bit line through a transistor and verifies by reading data stored in the variable resistance element through the bit line. In some embodiments, the memory circuit further includes other non-volatile memory circuits connected to other nodes, and the other non-volatile memory circuits store boot data required at power-on. In some embodiments, upon power-on, boot data stored in the other nonvolatile memory circuit is read to the first node. In some embodiments, the other nonvolatile memory circuit includes an access transistor and a variable resistor element connected in series between the other node and the source line.

[도 1] 본 발명의 실시예에 따른 기억 회로의 구성을 도시한 도면이다.
[도 2] 본 실시예에 따른 기억 회로의 포밍 시, 세트 시 및 리셋 시에 각 부(部)에 인가되는 바이어스 전압의 일례를 도시한 테이블이다.
[도 3] 본 발명의 실시예에 따른 기억 회로에서 유지된 데이터를 비휘발성 기억 회로에 기입할 때의 동작 플로우를 도시한 도면이다.
[도 4] 본 발명의 실시예에 따른 기억 회로에서 비휘발성 기억 회로에 기억된 데이터를 쌍안정 회로에 리커버리(recovery) 시킬 때의 동작 플로우를 도시한 도면이다.
[도 5] 본 발명의 실시예에 따른 기억 회로를 포함한 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
1 is a diagram showing the configuration of a memory circuit according to an embodiment of the present invention.
[Fig. 2] Fig. 2 is a table showing an example of a bias voltage applied to each part at the time of forming, setting and resetting the memory circuit according to the present embodiment.
[Fig. 3] Fig. 3 is a diagram showing an operation flow when data held in the memory circuit according to the embodiment of the present invention is written to the nonvolatile memory circuit.
4 is a diagram showing an operation flow when data stored in a nonvolatile memory circuit is recovered in a bistable circuit in a memory circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an example of a system including a memory circuit according to an embodiment of the present invention.

[실시예][Example]

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 기억 회로의 구성을 도시한 도면이다. 동 도면에 도시한 것처럼, 본 실시예의 기억 회로(100)는, 한 쌍의 인버터가 크로스 커플링된 쌍안정 회로와, 쌍안정 회로에 접속된 한 쌍의 비휘발성 기억 회로(NV1, NV2)를 포함해 구성된다. 여기에는, 1비트의 상보(相補) 데이터를 기억하는 기억 회로(100)를 예시하지만, 기억 회로(100)는, 예를 들면, 행렬 형상의 복수의 쌍안정 회로를 포함한 SRAM 또는 래치 회로이고, 이러한 SRAM은, NAND형 플래쉬 메모리를 제어하는 컨트롤러에 탑재할 수 있다.1 is a diagram showing a configuration of a memory circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the memory circuit 100 of this embodiment includes a bistable circuit in which a pair of inverters are cross-coupled, and a pair of nonvolatile memory circuits NV1 and NV2 connected to the bistable circuit. It is comprised. Although the memory circuit 100 for storing 1-bit complementary data is illustrated here, the memory circuit 100 is, for example, an SRAM or latch circuit including a plurality of matrix-shaped bistable circuits, Such SRAM can be mounted on a controller that controls a NAND type flash memory.

동 도면에 도시한 기억 회로(100)는, 6개의 MOS 트랜지스터로 구성되는 SRAM의 메모리 셀을 예시하고 있고, PMOS 트랜지스터(TP1)와 NMOS 트랜지스터(TN1)로 구성되는 제1 CMOS 인버터와, PMOS 트랜지스터(TP2)와 NMOS 트랜지스터(TN2)로 구성되는 제2 CMOS 인버터와, 노드(N1)에 접속된 액세스용의 NMOS 트랜지스터(TN3)와, 노드(N2)에 접속된 액세스용의 NMOS 트랜지스터(TN4)를 포함한다. 제1 CMOS 인버터의 출력이 제2 CMOS 인버터의 입력에 접속되고, 제2 CMOS 인버터의 출력이 제1 CMOS 인버터의 입력에 접속되고, 노드(N1)가 제1 CMOS 인버터의 출력에 접속되고, 노드(N2)가 제2 CMOS 인버터의 출력에 접속되고, 노드(N1, N2)에는 상보적인 데이터가 유지된다.The memory circuit 100 shown in the figure illustrates a memory cell of an SRAM composed of six MOS transistors, a first CMOS inverter composed of a PMOS transistor TP1 and an NMOS transistor TN1, and a PMOS transistor A second CMOS inverter composed of (TP2) and NMOS transistor TN2, an NMOS transistor TN3 for access connected to node N1, and an NMOS transistor TN4 for access connected to node N2. It includes. The output of the first CMOS inverter is connected to the input of the second CMOS inverter, the output of the second CMOS inverter is connected to the input of the first CMOS inverter, the node N1 is connected to the output of the first CMOS inverter, and the node (N2) is connected to the output of the second CMOS inverter, and complementary data is held in the nodes N1 and N2.

PMOS 트랜지스터(TP1)의 일방(一方)의 단자에는 제1 전압 공급부(V1)가 접속되고, NMOS 트랜지스터(TN1)의 일방의 단자에는 GND가 접속된다. 마찬가지로, PMOS 트랜지스터(TP2)의 일방의 단자에는 제2 전압 공급부(V2)가 접속되고, NMOS 트랜지스터(TN2)의 일방의 단자에는 GND가 접속된다. 기억 회로(100)에는, 예를 들면, 전원 전압(Vcc)으로서, 대략 2.5 V나 그보다 큰 전압이 공급되고, 제1 및 제2 전압 공급부(V1, V2)는, 전원 전압(Vcc)을 레벨 시프트한 전압(VDD)을 쌍안정 회로에 공급할 수 있다. 쌍안정 회로는, 전압 공급부(V1, V2)로부터 전력이 공급되고 있는 동안, 노드(N1, N2)에 데이터를 유지하고, 전압 공급부(V1, V2)로부터의 전력 공급이 차단되면, 노드(N1, N2)에 유지된 데이터가 소거되는, 이른바 휘발성의 보지회로(保持回路)이다.The first voltage supply unit V1 is connected to one terminal of the PMOS transistor TP1, and GND is connected to one terminal of the NMOS transistor TN1. Similarly, the second voltage supply unit V2 is connected to one terminal of the PMOS transistor TP2, and GND is connected to one terminal of the NMOS transistor TN2. The memory circuit 100 is supplied with a voltage of approximately 2.5 V or greater, for example, as the power supply voltage Vcc, and the first and second voltage supply units V1 and V2 level the power supply voltage Vcc. The shifted voltage VDD can be supplied to the bistable circuit. The bistable circuit retains data to the nodes N1 and N2 while power is being supplied from the voltage supply units V1 and V2, and when the power supply from the voltage supply units V1 and V2 is cut off, the node N1 , N2) is a so-called volatile holding circuit in which data retained is erased.

쌍안정 회로에 유지된 데이터의 독출(讀出, read) 혹은 데이터의 기입(書入, write)은, 액세스용 트랜지스터(TN3, TN4)를 통해 실시된다. 액세스용 트랜지스터(TN3)의 일방의 단자가 비트라인(BLm)에 접속되고, 타방의 단자가 노드(N1)에 접속되고, 게이트가 워드라인(WLn)에 접속된다. 또한, 액세스용 트랜지스터(TN4)의 일방의 단자가 비트라인(/BLm)에 접속되고, 타방의 단자가 노드(N2)에 접속되고, 게이트가 워드라인(WLn)에 접속된다.The reading or writing of data held in the bistable circuit or writing of data is performed through the access transistors TN3 and TN4. One terminal of the access transistor TN3 is connected to the bit line BLm, the other terminal is connected to the node N1, and the gate is connected to the word line WLn. Further, one terminal of the access transistor TN4 is connected to the bit line / BLm, the other terminal is connected to the node N2, and the gate is connected to the word line WLn.

독출 동작에서는, 워드라인(WLn)에 정(正)의 전압을 인가 함으로써 액세스용 트랜지스터(TN3, TN4)를 도통 상태로 하고, 비트라인(BLm, /BLm)에 노드(N1, N2)에 유지된 데이터가 독출된다.In the read operation, the access transistors TN3 and TN4 are turned on by applying a positive voltage to the word line WLn and held at the nodes N1 and N2 on the bit lines BLm and / BLm. Data is read.

기입 동작에서는, 워드라인(WLn)에 정의 전압을 인가 함으로써 액세스용 트랜지스터(TN3, TN4)를 도통 상태로 하고, 비트라인(BLm, /BLm)에 기입해야 할 데이터를 인가한다. 예를 들면, 노드(N1)에 유지된 H 레벨의 데이터를 다시 기입하는 경우에는, 비트라인(BLm)에는 L 레벨의 데이터가 인가된다.In the write operation, the access transistors TN3 and TN4 are turned on by applying a positive voltage to the word line WLn, and data to be written is applied to the bit lines BLm and / BLm. For example, when the H level data held in the node N1 is rewritten, the L level data is applied to the bit line BLm.

또한 본 실시예의 기억 회로(100)는 노드(N1, N2)에 각각 접속된 1세트의 비휘발성 기억 회로(NV1, NV2)를 포함한다. 비휘발성 기억 회로(NV1)는, 부트용의 NMOS 트랜지스터(Q1)와 이에 직렬로 접속된 가변 저항 소자(VR1)를 가진다. 트랜지스터(Q1)의 일방의 단자가 노드(N1)에 접속되고, 타방의 단자가 가변 저항 소자(VR1)에 접속되고, 게이트에는 부트 제어라인(BOOTn)에 접속된다. 또한, 가변 저항 소자(VR1)의 일방의 단자가 트랜지스터(Q1)에 접속되고, 타방의 단자가 소스라인(SL)에 접속된다.Further, the memory circuit 100 of this embodiment includes a set of nonvolatile memory circuits NV1 and NV2 connected to the nodes N1 and N2, respectively. The nonvolatile memory circuit NV1 has an NMOS transistor Q1 for booting and a variable resistance element VR1 connected in series with it. One terminal of the transistor Q1 is connected to the node N1, the other terminal is connected to the variable resistance element VR1, and a gate is connected to a boot control line BOOTn. Further, one terminal of the variable resistor element VR1 is connected to the transistor Q1, and the other terminal is connected to the source line SL.

비휘발성 기억 회로(NV2)는, 리커버리용의 NMOS 트랜지스터(Q2)와 이에 직렬로 접속된 가변 저항 소자(VR2)를 가진다. 트랜지스터(Q2)의 일방의 단자가 노드(N2)에 접속되고, 타방의 단자가 가변 저항 소자(VR2)에 접속되고, 게이트에는 리커버리 제어라인(RECOVn)에 접속된다. 또한, 가변 저항 소자(VR2)의 일방의 단자가 트랜지스터(Q2)에 접속되고, 타방의 단자가 소스라인(SL)에 접속된다.The nonvolatile memory circuit NV2 has a NMOS transistor Q2 for recovery and a variable resistor element VR2 connected in series therewith. One terminal of the transistor Q2 is connected to the node N2, the other terminal is connected to the variable resistance element VR2, and the gate is connected to the recovery control line RECOVn. Further, one terminal of the variable resistor element VR2 is connected to the transistor Q2, and the other terminal is connected to the source line SL.

도 2에, 포밍 시, 세트 시, 리셋 시에 각 부에 인가되는 바이어스 전압의 일례를 도시한다. 예를 들면, 가변 저항 소자(VR1)를 포밍(forming)할 때, 비트라인(BLm)에 전원 전압(Vcc)이 인가되고, 소스라인(SL)에 GND가 인가되고, 부트용 트랜지스터(Q1)의 게이트(BOOTn)에 1.4 V가 인가되고, 액세스용 트랜지스터(TN3)의 게이트(WLn)에 Vcc가 인가된다. 전압 공급부(V1)의 VDD는, Vcc 보다 낮은 2.9 V가 설정된다. 가변 저항 소자(VR1)에는, 노드(N1)로부터 소스라인(SL)을 향해 바이어스가 인가되고, 그 방향으로 전류가 흐름으로써, 가변 저항 소자(VR1)가 저(低) 저항 상태로 포밍된다. 가변 저항 소자(VR2)의 포밍도 마찬가지로 실시된다.2 shows an example of a bias voltage applied to each part during forming, set, and reset. For example, when forming the variable resistor element VR1, the power supply voltage Vcc is applied to the bit line BLm, GND is applied to the source line SL, and the boot transistor Q1 is applied. 1.4 V is applied to the gate BOOTn, and Vcc is applied to the gate WLn of the access transistor TN3. VDD of the voltage supply unit V1 is set to 2.9 V lower than Vcc. A bias is applied to the variable resistance element VR1 from the node N1 toward the source line SL, and current flows in that direction, so that the variable resistance element VR1 is formed into a low resistance state. Forming of the variable resistor element VR2 is similarly performed.

세트 기입을 하는 경우, 전압 공급부(V1)의 VDD는, 2.2 V로 설정되고, 부트용 트랜지스터(Q1)의 게이트(BOOTn)에 1.7 V가 인가되어, 포밍 시 보다 약간 작은 바이어스 전압 및 바이어스 전류가 가변 저항 소자(VR1)에 인가된다.When writing a set, VDD of the voltage supply unit V1 is set to 2.2 V, and 1.7 V is applied to the gate BOOTn of the boot transistor Q1, resulting in a slightly smaller bias voltage and bias current than during forming. It is applied to the variable resistance element VR1.

노드(N1)가 H 레벨일 때, 비트라인(BLm)의 Vcc가 트랜지스터(TN3)를 통해 노드(N1)에 공급되므로, 노드(N1)는 H 레벨 그대로이다. 가변 저항 소자(VR1)에는, 노드(N1)로부터 소스라인(SL)을 향해 바이어스가 인가되고, 그 바이어스 방향으로 전류가 흘러, 그 결과, 가변 저항 소자(VR1)가 저(低) 저항 상태가 된다. 한편, 노드(N1)가 L 레벨일 때, 노드(N1)가 비트라인(BLm)의 Vcc에 의해 풀업 되어, 노드(N1)는 L 레벨에서 H 레벨로 반전(反轉)한다. 가변 저항 소자(VR1)에는, 노드(N1)로부터 소스라인(SL)을 향해 바이어스가 인가되고, 그 바이어스 방향으로 전류가 흘러, 그 결과, 가변 저항 소자(VR1)가 저 저항 상태가 된다.When the node N1 is at the H level, the Vcc of the bit line BLm is supplied to the node N1 through the transistor TN3, so the node N1 remains at the H level. A bias is applied to the variable resistance element VR1 from the node N1 toward the source line SL, and current flows in the bias direction, and as a result, the variable resistance element VR1 has a low resistance state. do. On the other hand, when the node N1 is at the L level, the node N1 is pulled up by the Vcc of the bit line BLm, so that the node N1 is inverted from the L level to the H level. A bias is applied to the variable resistance element VR1 from the node N1 toward the source line SL, and current flows in the bias direction, and as a result, the variable resistance element VR1 is brought into a low resistance state.

리셋 기입을 하는 경우, 세트 기입의 바이어스 방향을 반전한 바이어스가 가변 저항 소자(VR1)에 인가된다. 즉, 비트라인(BLm)에 GND가 인가되고, 소스라인(SL)에 2.7 V가 인가되고, 부트용 트랜지스터(Q1)의 게이트(BOOTn)에 2.9 V가 인가되고, 액세스용 트랜지스터(TN3)의 게이트(WLn)에 Vcc가 인가되고, 전압 공급부(V1)의 VDD에 2.7 V가 설정된다.In the case of reset writing, a bias in which the bias direction of the set writing is reversed is applied to the variable resistor element VR1. That is, GND is applied to the bit line BLm, 2.7 V is applied to the source line SL, 2.9 V is applied to the gate BOOTn of the boot transistor Q1, and the access transistor TN3 is applied. Vcc is applied to the gate WLn, and 2.7 V is set to VDD of the voltage supply unit V1.

노드(N1)가 H 레벨일 때, 노드(N1)가 트랜지스터(TN3)를 통해 비트라인(BLm)의 GND에 풀다운 되고, 노드(N1)가 H 레벨에서 L 레벨로 반전한다. 가변 저항 소자(VR1)에는, 소스라인(SL)으로부터 노드(N1)를 향해 바이어스가 인가되고, 그 바이어스 방향으로 전류가 흘러, 그 결과, 가변 저항 소자(VR1)가 고(高) 저항 상태가 된다. 한편, 노드(N1)가 L 레벨일 때, 노드(N1)는 L 레벨 그대로이다. 가변 저항 소자(VR1)에는, 소스라인(SL)으로부터 노드(N1)를 향해 바이어스가 인가되고, 그 바이어스 방향으로 전류가 흘러, 그 결과, 가변 저항 소자(VR1)가 고 저항 상태로 된다.When the node N1 is at the H level, the node N1 is pulled down to the GND of the bit line BLm through the transistor TN3, and the node N1 is inverted from the H level to the L level. A bias is applied to the variable resistance element VR1 from the source line SL toward the node N1, and current flows in the bias direction, and as a result, the variable resistance element VR1 has a high resistance state. do. On the other hand, when the node N1 is at the L level, the node N1 is at the L level. A bias is applied to the variable resistance element VR1 from the source line SL toward the node N1, and current flows in the bias direction, and as a result, the variable resistance element VR1 is brought into a high resistance state.

부트 데이터는, 시스템이나 디바이스가 기동되었을 때, 이들을 초기 설정하기 위해 필요한 데이터이다.The boot data is data required to initially set them when the system or device is started.

종래의 일반적인 수법에서는, 전원 투입 시에, 부트 데이터를 격납하고 있는 ROM이 액세스 되어, ROM에서 독출된 부트 데이터가 기억 회로(100)에 기입된다. 본 실시예에서는, 기억 회로(100)가 비휘발성 기억 회로(NV1)를 내장하고 있기 때문에, 전원 투입 시에 비휘발성 기억 회로(NV1)에서 독출된 부트 데이터를 즉석에서 쌍안정 회로의 노드(N1)로 설정할 수 있어, 종래보다 부트 데이터의 설정에 필요로 하는 시간을 단축시킬 수 있다. 동시에, 부트 데이터를 격납하기 위한 ROM을 할애하거나, 혹은 ROM의 기억 용량을 삭감하는 것이 가능하게 된다.In the conventional general technique, upon power-on, the ROM storing boot data is accessed, and the boot data read from the ROM is written into the memory circuit 100. In this embodiment, since the memory circuit 100 incorporates a nonvolatile memory circuit NV1, the boot data read from the nonvolatile memory circuit NV1 upon power-on is instantaneously the node N1 of the bistable circuit. ), It is possible to shorten the time required for setting the boot data than in the prior art. At the same time, it is possible to allocate a ROM for storing boot data or reduce the storage capacity of the ROM.

다음으로, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 대해 설명한다. SRAM을 탑재한 기억 회로(100)는, 다른 휘발성 메모리 보다 액세스 시간이 빠르기 때문에, 캐시 메모리로서 이용된다. 본 실시예의 기억 회로(100)는, 비휘발성 기억 회로(NV2)를 내장하고, 쌍안정 회로에 유지된 데이터를 비휘발성 기억 회로(NV2)에 퇴피(退避)시켜, 유지하고 있던 데이터의 리커버리를 가능하게 한다.Next, the nonvolatile memory circuit NV2 will be described. The storage circuit 100 equipped with the SRAM is used as a cache memory because the access time is faster than other volatile memories. The memory circuit 100 of the present embodiment incorporates a nonvolatile memory circuit NV2, and the data held in the bistable circuit is evacuated to the nonvolatile memory circuit NV2, thereby recovering the retained data. It is possible.

다음으로, 비휘발성 기억 회로(NV2)의 세트, 리셋 기입 동작에 대해 설명한다. 이 동작은, 여기에는 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 제어된다.Next, the set and reset write operation of the nonvolatile memory circuit NV2 will be described. This operation is controlled by a controller not shown here.

먼저, 노드(N2)가 H 레벨의 데이터를 유지하고 있을 때, 비휘발성 기억 회로(NV2)는, 세트 기입이 실시된다. 이때, 액세스용 트랜지스터(TN4)는, 비도통(非導通) 상태여도 무방하고, 도통(導通) 상태여도 무방하다. 액세스용 트랜지스터(TN4)를 도통 상태로 하는 경우에는, 비트라인(/BLm)은, 전원 전압(Vcc)이 프리차지(precharge)된 플로팅 상태이다. 가변 저항 소자(VR2)에는, 노드(N2)로부터 소스라인(SL)을 향해 바이어스가 인가되고, 그 방향으로 전류가 흘러, 가변 저항 소자(VR2)는, 저 저항 상태가 된다. 이 경우, 노드(N2)가 H 레벨에서 L 레벨로 반전한다. 비트라인(/BLm)을 노드(N2)에 접속시켰을 경우에는, 비트라인(/BLm)의 전위가 GND에 방전될 때까지 전류가 흐른다.First, when the node N2 holds H level data, set writing is performed on the nonvolatile memory circuit NV2. At this time, the access transistor TN4 may be in a non-conducting state, or may be in a conducting state. When the access transistor TN4 is turned on, the bit line / BLm is a floating state in which the power supply voltage Vcc is precharged. A bias is applied to the variable resistance element VR2 from the node N2 toward the source line SL, and a current flows in that direction, and the variable resistance element VR2 is in a low resistance state. In this case, node N2 is inverted from H level to L level. When the bit line / BLm is connected to the node N2, current flows until the potential of the bit line / BLm is discharged to GND.

노드(N2)가 L 레벨을 유지하고 있을 때, 비휘발성 기억 회로(NV2)는, 리셋 기입이 실시된다. 이때, 액세스용 트랜지스터(TN4)는, 비도통 상태여도 무방하고, 도통 상태여도 무방하다. 가변 저항 소자(VR2)에는, 소스라인(SL)으로부터 노드(N2)를 향해 바이어스가 인가되고, 그 방향으로 전류가 흘러, 가변 저항 소자(VR2)가 고 저항 상태가 된다. 리셋 기입 시, 소스라인(SL)은 2.7 V이며, 트랜지스터(Q2)의 게이트 전압은 2.9 V이며, 트랜지스터(Q2)로부터 노드(N2)로는 큰 드레인 전류가 흐른다. 이 때문에, 노드(N2)는, L 레벨에서 H 레벨로 반전한다.When the node N2 is holding the L level, the nonvolatile memory circuit NV2 is reset and written. At this time, the access transistor TN4 may be in a non-conducting state, or may be in a conducting state. A bias is applied to the variable resistance element VR2 from the source line SL toward the node N2, and current flows in that direction, so that the variable resistance element VR2 is in a high resistance state. At the time of reset writing, the source line SL is 2.7 V, the gate voltage of the transistor Q2 is 2.9 V, and a large drain current flows from the transistor Q2 to the node N2. For this reason, the node N2 inverts from the L level to the H level.

컨트롤러는, 쌍안정 회로의 노드(N2)의 H 레벨 또는 L 레벨의 데이터를 비트라인(/BLm)을 통해 독출하고, 그 독출 결과에 근거해, 노드(N2)에 유지된 데이터를 비휘발성 기억 회로(NV2)에 세트 기입 또는 리셋 기입을 실시한다.The controller reads H-level or L-level data of the node N2 of the bistable circuit through a bit line (/ BLm), and stores non-volatile data stored in the node N2 based on the read result. Set write or reset write is performed to the circuit NV2.

또한, 컨트롤러는, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 데이터의 기입을 실시한 경우, 기입 베리파이(write verify)를 실행할 수 있다. 기입 베리파이는, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기입된 데이터를 독출 함으로써 실시된다. 즉, 워드라인(WLn)을 통해 트랜지스터(TN4)를 도통시키고, RECOVn을 통해 트랜지스터(Q2)를 도통시켜서, 비트라인(/BLm)에 정(正)의 독출 전압을 인가한다.In addition, when data is written to the nonvolatile memory circuit NV2, the controller can perform write verify. The write verification is performed by reading data written to the nonvolatile memory circuit NV2. That is, the transistor TN4 is conducted through the word line WLn, and the transistor Q2 is conducted through the RECOVn, so that a positive read voltage is applied to the bit line / BLm.

또한, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기억된 데이터를 쌍안정 회로에 리커버리 시키는 경우, 세트 기입을 실시한 비휘발성 기억 회로(NV2)에 대해 리셋 기입을 실시한다. 소스라인(SL)에 2.7 V가 인가되어, 트랜지스터(Q2)가 도통되고, 노드(N2)가 H 레벨로 풀업 된다. 한편, 리셋 기입을 실시한 비휘발성 기억 회로(NV2)에 대해서는 세트 기입을 실시한다. 비트라인(/BLm)에 Vcc가 인가되어, 트랜지스터(Q2)가 도통되고, 노드(N2)가 소스라인(SL)의 GND로 풀다운 된다.In addition, when the data stored in the nonvolatile memory circuit NV2 is recovered to the bistable circuit, reset write is performed to the nonvolatile memory circuit NV2 that has been set to write. 2.7 V is applied to the source line SL, the transistor Q2 is conducted, and the node N2 is pulled up to the H level. On the other hand, set writing is performed for the nonvolatile memory circuit NV2 that has undergone reset writing. Vcc is applied to the bit line / BLm, the transistor Q2 is conducted, and the node N2 is pulled down to GND of the source line SL.

덧붙여, 비휘발성 기억 회로(NV2)의 동작에 관하여, 가변 저항 소자(VR2) 자신으로부터의 데이터를 채취(採取)할 때에, 노드(N2)에 남은 전하량에 따라 정전(正轉)·반전(反轉)을 생성하게 되지만, 워드라인(WLn)이 GND 상태이고 노드(N1)가 GND로 되어 있는 상태로부터 동작하는 것이 이상적이다. 그 노드(N2)의 전하의 방전 시간의 관리는, 리커버리용 트랜지스터(Q2)의 게이트(RECOVn)에 인가되는 정(正)의 펄스 신호에 의해 실시된다.In addition, with respect to the operation of the nonvolatile memory circuit NV2, when collecting data from the variable resistor element VR2 itself, the static electricity is reversed / reversed according to the amount of charge remaining in the node N2.轉), but it is ideal to operate from the state where the word line WLn is in the GND state and the node N1 is in the GND state. The discharge time of the charge at the node N2 is managed by a positive pulse signal applied to the gate RECOVn of the recovery transistor Q2.

도 3에, 쌍안정 회로에 유지된 데이터를 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기입할 때의 동작 플로우의 일례를 도시한다. 기억 회로(100)를 제어하는 컨트롤러는, 노드(N2)에 유지하고 있는 데이터를 비휘발 기억 회로(NV2)에 퇴피(退避)시킬지 여부를 판정한다(S100). 어느 타이밍에서 퇴피시킬지는 임의(任意)이지만, 예를 들어, 전원 공급이 순간 정지할 것 같은 때, 전원 전압이 변동하고 있을 때, 미리 결정된 스케줄 시간이 되었을 때, 혹은 일정한 시간 간격에 해당할 때 등에 퇴피시키는 것으로 판정한다. 데이터를 퇴피시킨다고 판정한 경우, 컨트롤러는, 행렬 어드레스에 따라 SRAM의 특정의 메모리 셀을 액세스 하여, 노드(N2)의 데이터를 독출한다(S102).Fig. 3 shows an example of an operation flow when writing data held in the bistable circuit to the nonvolatile memory circuit NV2. The controller that controls the memory circuit 100 determines whether or not to store the data held in the node N2 in the nonvolatile memory circuit NV2 (S100). Which timing to evacuate is arbitrary, for example, when the power supply is likely to stop momentarily, when the power supply voltage is fluctuating, when a predetermined schedule time is reached, or when a certain time interval is reached. It is judged to evacuate the back. When it is determined that data is to be saved, the controller accesses a specific memory cell of the SRAM according to the matrix address, and reads the data of the node N2 (S102).

다음으로, 컨트롤러는, 노드(N2)의 데이터가 H 레벨인지 L 레벨인지를 체크한다(S104). H 레벨이라면, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 대해 세트 기입을 실시하고(S106), L 레벨이라면, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 대해 리셋 기입을 실시한다(S108). 다음으로, 컨트롤러는, 비휘발성 기억 회로(NV2)의 베리파이 독출을 실시하고(S110), 불합격이면, 재차 세트 기입 또는 리셋 기입을 실시하고, 합격이면, 이 시퀀스를 종료한다(S112). 덧붙여, 기입 데이터의 베리파이는, 임의여도 무방하다.Next, the controller checks whether the data of the node N2 is the H level or the L level (S104). If it is the H level, set writing is performed for the nonvolatile memory circuit NV2 (S106), and if it is the L level, reset writing is performed for the nonvolatile memory circuit NV2 (S108). Next, the controller verifies the nonvolatile memory circuit NV2 (S110), and if not, sets write or reset write again, and if successful, ends the sequence (S112). In addition, the verification of the write data may be arbitrary.

다음으로, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기억된 데이터에 의해 기억 회로를 리커버리 시킬 때의 동작 플로우의 일례를 도 4에 도시한다. 컨트롤러는, 비휘발성 기억 회로(NV2)의 데이터를 리커버리 시킬지 여부를 판정한다(S200). 어느 타이밍에서 리커버리 시킬지는 임의이지만, 예를 들어, 전원 순간 정지 후에 전원이 재투입되었을 때 등이다.Next, Fig. 4 shows an example of an operation flow when the memory circuit is recovered by the data stored in the nonvolatile memory circuit NV2. The controller determines whether to recover the data of the nonvolatile memory circuit NV2 (S200). It is arbitrary at which timing to recover, but, for example, when the power is re-supplied after the power is temporarily stopped.

리커버리 시키는 것으로 판정하면, 컨트롤러는, 행렬 어드레스에 따라 특정의 메모리 셀을 액세스 하고, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기억된 데이터를 독출한다(S202). 다음으로, 컨트롤러는, 독출된 데이터에 근거해, 비휘발성 기억 회로(NV2)가 저 저항 상태인지 여부(즉, 데이터 「0」, 「1」)를 판정하고(S204), 저 저항 상태라면, 리셋 기입을 실시하고(S206), 고 저항 상태라면 세트 기입을 실시하고(S208), 이에 따라, 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기억되어 있던 데이터를 노드(N2)에 리커버리 시킨다(S210).If it is determined to recover, the controller accesses a specific memory cell according to the matrix address, and reads data stored in the nonvolatile memory circuit NV2 (S202). Next, the controller determines whether the nonvolatile memory circuit NV2 is in a low resistance state (that is, data "0", "1") based on the read data (S204), and if it is in a low resistance state, Reset write is performed (S206), and set writing is performed if it is in a high resistance state (S208), whereby data stored in the nonvolatile memory circuit NV2 is recovered to the node N2 (S210).

다음으로, 본 실시예의 기억 회로의 적용 예에 대해 설명한다. 상기한 것처럼, 본 실시예의 기억 회로는, SRAM 또는 래치 회로로서 이용할 수 있는 실시 양태에서는, 로직이나 컨트롤러에 조입(組入)된다. 예를 들면, 복수의 NAND 플래쉬 메모리칩을 스택하는 메모리 디바이스에서, 각 NAND 플래쉬 메모리칩을 제어하는 컨트롤러 내에 본 실시예의 기억 회로가 조입된다. 기억 회로는, 각 플래쉬 메모리의 부트 데이터를 유지하고, 또한, 각 플래쉬 메모리의 갱신 데이터를 백업 한다.Next, an example of application of the memory circuit of this embodiment will be described. As described above, the memory circuit of the present embodiment is incorporated into a logic or a controller in an embodiment that can be used as an SRAM or a latch circuit. For example, in a memory device stacking a plurality of NAND flash memory chips, the memory circuit of this embodiment is incorporated into a controller that controls each NAND flash memory chip. The memory circuit holds boot data of each flash memory, and also backs up update data of each flash memory.

다음으로, 본 실시예의 기억 회로(100)를 포함한 시스템의 일례를 도 5에 도시한다. 본 실시예의 시스템(200)은, 회로(210), RAM(220), ROM(230) 및 컨트롤러(240)를 갖추고 있다. 컨트롤러(240)는, 회로(210), RAM(220), ROM(230)을 제어한다.Next, an example of a system including the memory circuit 100 of this embodiment is shown in FIG. 5. The system 200 of this embodiment is equipped with a circuit 210, a RAM 220, a ROM 230, and a controller 240. The controller 240 controls the circuit 210, RAM 220, and ROM 230.

회로(210)는, 시스템에 탑재되는 임의의 회로이고, 예를 들면, 메모리(예컨대, 플래쉬 메모리), 로직, 드라이버, A/D 또는 D/A 컨버터, 전압 발생 회로, 레벨 시프터 등을 포함한다.The circuit 210 is any circuit mounted in the system, and includes, for example, a memory (eg, flash memory), logic, driver, A / D or D / A converter, voltage generation circuit, level shifter, and the like. .

RAM(220)은, 예를 들면 SRAM이며, 하나의 메모리 셀은, 도 1에 도시한 것처럼, 쌍안정 회로와, 쌍안정 회로의 노드(N1, N2)에 접속된 비휘발성 기억 회로(NV1, NV2)를 포함한다. RAM(220)에는, 컨트롤러(240)의 캐시 메모리로서 기능하는 것이 가능하고, 시스템 동작 중에 캐쉬 코드 등을 비휘발성 기억 회로(NV2)에 기억한다. 또한, RAM(220)의 비휘발성 기억 회로(NV1)에는, 시스템 기동 시에 필요하게 되는 부트 데이터가 격납된다.The RAM 220 is, for example, an SRAM, and one memory cell is a bistable circuit and a nonvolatile memory circuit NV1 connected to the nodes N1 and N2 of the bistable circuit, as shown in FIG. NV2). The RAM 220 can function as a cache memory of the controller 240, and cache codes and the like are stored in the nonvolatile memory circuit NV2 during system operation. In addition, boot data required at the time of system startup is stored in the nonvolatile memory circuit NV1 of the RAM 220.

ROM(230)은, 컨트롤러(240)에 의해 실행되는 프로그램이나 소프트웨어 등을 격납한다. 예를 들면, ROM(230)에는, 전원 투입 시에 실행되는 파워업 시퀀스 프로그램이 격납된다. 컨트롤러(240)는, 전원이 투입되면, 파워업 시퀀스 프로그램을 실행하고, 비휘발성 기억 회로(NV1)에 격납된 부트 데이터를 쌍안정 회로의 노드(N1)로 설정하고, 부트 데이터에 근거해 회로(210)의 초기 설정 등을 실시한다. 또한, ROM(230)에는, RAM(220)에 유지된 데이터를 비휘발성 기억 회로(NV2)에 퇴피시키거나, 퇴피시킨 데이터에 의해 RAM(220)을 리커버리 시키기 위한 리커버리 프로그램이 격납된다. 컨트롤러(240)는, 리커버리 프로그램을 실행하여, 예를 들면, 전원 전압이 불안정하게 되었을 때에, 휘발성의 데이터를 비휘발성 기억 회로(NV2)에 퇴피시키고, 전원 전압이 안정화 되었을 때에, 퇴피시킨 데이터를 쌍안정 회로에 리커버리 시킨다.The ROM 230 stores programs, software, and the like executed by the controller 240. For example, in the ROM 230, a power-up sequence program executed when power is turned on is stored. When the power is turned on, the controller 240 executes a power-up sequence program, sets boot data stored in the nonvolatile memory circuit NV1 to a node N1 of the bistable circuit, and circuits based on the boot data Initial setting of 210 is performed. Further, the ROM 230 stores a data stored in the RAM 220 in a nonvolatile memory circuit NV2 or a recovery program for recovering the RAM 220 using the data. The controller 240 executes a recovery program, for example, when the power supply voltage becomes unstable, saves the volatile data in the nonvolatile memory circuit NV2, and when the power supply voltage stabilizes, the saved data Recover to a bistable circuit.

상기 실시예에서는, 비휘발성 기억 회로(NV1, NV2)에 가변 저항 소자를 이용했지만, 본 발명은, 이에 한정되지 않고 다른 비휘발성 기억 소자(예를 들면, 자성체 메모리, 플래쉬 메모리 등)를 이용해도 무방하다.In the above embodiment, variable resistance elements are used for the nonvolatile memory circuits NV1 and NV2, but the present invention is not limited to this, and other nonvolatile memory elements (eg, magnetic material memory, flash memory, etc.) may be used. It is okay.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상술했지만, 본 발명은, 특정의 실시 형태로 한정되지 않고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 다양한 변형·변경이 가능하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

100: 기억 회로
V1, V2: 전압 공급부
TP1, TP2: P형 트랜지스터(PMOS 트랜지스터)
TN1∼TN4, Q1, Q2: N형 트랜지스터(NMOS 트랜지스터)
NV1, NV2: 비휘발성 기억 회로
VR1, VR2: 가변 저항 소자
100: memory circuit
V1, V2: voltage supply
TP1, TP2: P-type transistor (PMOS transistor)
TN1 to TN4, Q1, Q2: N-type transistor (NMOS transistor)
NV1, NV2: Non-volatile memory circuit
VR1, VR2: Variable resistance element

Claims (10)

각각의 노드에 상보적인 관계에 있는 데이터를 유지 가능한 쌍안정 회로와,
일방의 노드에 접속된 비휘발성 기억 회로
를 가지고,
상기 비휘발성 기억 회로는,
상기 노드에 유지된 데이터를 기억했을 때, 상기 노드에 유지된 데이터의 논리 레벨을 반전시키는, 기억 회로.
A bistable circuit capable of maintaining data complementary to each node,
Non-volatile memory circuit connected to one node
Have,
The nonvolatile memory circuit,
A storage circuit that, when storing data held in the node, inverts a logical level of data held in the node.
제1항에 있어서,
상기 비휘발성 기억 회로는, 가변 저항 소자를 포함하고,
상기 노드에 유지된 데이터가 제1 논리 레벨일 때, 상기 가변 저항 소자의 세트 기입을 실시하고,
상기 노드에 유지된 데이터가 제2 논리 레벨일 때, 상기 가변 저항 소자의 리셋 기입을 실시하는, 기억 회로.
According to claim 1,
The nonvolatile memory circuit includes a variable resistance element,
When the data held in the node is the first logic level, set writing of the variable resistor element is performed,
When the data held in the node is at a second logic level, the memory circuit performs reset writing of the variable resistance element.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 비휘발성 기억 회로는,
상기 노드와 소스라인 사이에 직렬로 접속된 액세스용 트랜지스터와, 가변 저항 소자를 포함하고,
상기 가변 저항 소자의 세트 기입을 실시할 때, 액세스용 트랜지스터를 도통 상태로 하고, 상기 노드에서 소스라인으로 향하는 바이어스를 상기 가변 저항 소자에 인가하고,
상기 가변 저항 소자의 리셋 기입을 실시할 때, 액세스용 트랜지스터를 도통 상태로 하고, 상기 소스라인에서 상기 노드로 향하는 바이어스를 상기 가변 저항 소자에 인가하는, 기억 회로.
The method according to claim 1 or 2,
The nonvolatile memory circuit,
An access transistor connected in series between the node and the source line, and a variable resistor element,
When writing the set of the variable resistance element, the access transistor is turned on, and a bias from the node to the source line is applied to the variable resistance element,
The memory circuit which sets the access transistor in a conducting state and applies a bias from the source line to the node to the variable resistance element when resetting the variable resistance element.
제2항에 있어서,
상기 비휘발성 기억 회로의 기억된 데이터를 상기 노드에 설정할 때,
세트 기입을 실시한 가변 저항 소자에 대해 리셋 기입을 실시하고,
리셋 기입을 실시한 가변 저항 소자에 대해 세트 기입을 실시하는, 기억 회로.
According to claim 2,
When setting the stored data of the nonvolatile memory circuit to the node,
Reset writing is performed on the variable resistor element that has undergone set writing,
A memory circuit in which set writing is performed for a variable resistor element that has been reset writing.
제2항에 있어서,
상기 노드는,
트랜지스터를 통해 비트라인에 접속되고,
상기 가변 저항 소자에 기억된 데이터를 상기 비트라인을 통해 독출 함으로써 베리파이 하는, 기억 회로.
According to claim 2,
The node,
Connected to the bit line through a transistor,
A memory circuit that verifies by storing data stored in the variable resistance element through the bit line.
제1항에 있어서,
기억 회로는,
타 노드에 접속된 타 비휘발성 기억 회로
를 더 포함하고,
상기 타 비휘발성 기억 회로는,
전원 투입 시에 필요하게 되는 부트 데이터를 기억하는, 기억 회로.
According to claim 1,
The memory circuit,
Other non-volatile memory circuits connected to other nodes
Further comprising,
The other nonvolatile memory circuit,
A storage circuit that stores boot data required at power-on.
제6항에 있어서,
전원 투입 시, 상기 타 비휘발성 기억 회로에 기억된 부트 데이터가 제1 노드로 독출되는, 기억 회로.
The method of claim 6,
A memory circuit in which boot data stored in the other nonvolatile memory circuit is read to a first node when the power is turned on.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 타 비휘발성 기억 회로는,
상기 타 노드와 소스라인 사이에 직렬로 접속된 액세스용 트랜지스터와, 가변 저항 소자
를 포함하는 기억 회로.
The method of claim 6 or 7,
The other nonvolatile memory circuit,
An access transistor connected in series between the other node and the source line, and a variable resistor element
Memory circuit comprising a.
제1항에 기재된 기억 회로와,
상기 기억 회로를 제어하는 컨트롤러
를 포함하는 반도체 장치.
The memory circuit according to claim 1,
A controller that controls the memory circuit
A semiconductor device comprising a.
제9항에 있어서,
반도체 장치는,
적어도 하나의 플래쉬 메모리
를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 플래쉬 메모리를 제어하는
반도체 장치.
The method of claim 9,
The semiconductor device,
At least one flash memory
Further comprising,
The controller,
To control the flash memory
Semiconductor devices.
KR1020190052155A 2018-11-01 2019-05-03 Memory circuit and semiconductor device KR20200050843A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210028552A KR102345149B1 (en) 2018-11-01 2021-03-04 Memory circuit and semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-206352 2018-11-01
JP2018206352A JP6734904B2 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Memory circuit

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210028552A Division KR102345149B1 (en) 2018-11-01 2021-03-04 Memory circuit and semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200050843A true KR20200050843A (en) 2020-05-12

Family

ID=70458882

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190052155A KR20200050843A (en) 2018-11-01 2019-05-03 Memory circuit and semiconductor device
KR1020210028552A KR102345149B1 (en) 2018-11-01 2021-03-04 Memory circuit and semiconductor device

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210028552A KR102345149B1 (en) 2018-11-01 2021-03-04 Memory circuit and semiconductor device

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10978150B2 (en)
JP (1) JP6734904B2 (en)
KR (2) KR20200050843A (en)
CN (1) CN111128272B (en)
TW (1) TWI700696B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9601198B2 (en) 2012-05-18 2017-03-21 Japan Science And Technology Agency Memory circuit provided with bistable circuit and non-volatile element

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4262033B2 (en) * 2003-08-27 2009-05-13 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor integrated circuit
US7212040B2 (en) * 2005-05-16 2007-05-01 Intelliserv, Inc. Stabilization of state-holding circuits at high temperatures
US7692954B2 (en) * 2007-03-12 2010-04-06 International Business Machines Corporation Apparatus and method for integrating nonvolatile memory capability within SRAM devices
US7961501B1 (en) * 2008-07-10 2011-06-14 Ryan Technologies, LLC Radiation sensors and single-event-effects suppression devices
TWI441185B (en) * 2010-05-12 2014-06-11 Ind Tech Res Inst Nonvolatile static random access memory and operation method thereof
EP3109863B1 (en) * 2012-05-18 2023-07-26 Japan Science and Technology Agency Memory circuit
JP6306466B2 (en) * 2014-07-31 2018-04-04 株式会社フローディア Nonvolatile SRAM memory cell and nonvolatile semiconductor memory device
EP3828889B1 (en) * 2014-08-12 2023-10-04 Japan Science and Technology Agency Memory circuit
TWI678768B (en) * 2014-11-20 2019-12-01 日商新力股份有限公司 Semiconductor device
US9553265B1 (en) 2016-01-14 2017-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. RRAM device with data storage layer having increased height
JP6430576B2 (en) * 2017-04-19 2018-11-28 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション Resistance change random access memory

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9601198B2 (en) 2012-05-18 2017-03-21 Japan Science And Technology Agency Memory circuit provided with bistable circuit and non-volatile element

Also Published As

Publication number Publication date
TWI700696B (en) 2020-08-01
JP2020071893A (en) 2020-05-07
JP6734904B2 (en) 2020-08-05
US20200143882A1 (en) 2020-05-07
CN111128272A (en) 2020-05-08
TW202018717A (en) 2020-05-16
US10978150B2 (en) 2021-04-13
CN111128272B (en) 2022-10-04
KR102345149B1 (en) 2021-12-29
KR20210028178A (en) 2021-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3647996B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and method for reading and programming the same
US6882570B2 (en) Power detecting circuit and method for stable power-on reading of flash memory device using the same
JP2829156B2 (en) Redundancy circuit for nonvolatile semiconductor memory device
KR101066938B1 (en) Non-volatile static memory cell
KR102121951B1 (en) Semiconductor device and operating method thereof
US6021067A (en) Circuit of sensing a fuse cell in a flash memory
US7408801B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
CN210467333U (en) Non-volatile static random access memory
US6897689B2 (en) Programmable POR circuit with two switching thresholds
WO2006036907A2 (en) One time programmable latch and method
JP2013037757A (en) Non-volatile sram and methods of operations thereof
US4791614A (en) Semiconductor memory device having erroneous write operation preventing function
US6259630B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device equipped with verification circuit for identifying the address of a defective cell
KR100852179B1 (en) Non-volatile memory device having fuse circuits and method of controlling the same
US7697319B2 (en) Non-volatile memory device including bistable circuit with pre-load and set phases and related system and method
KR102345149B1 (en) Memory circuit and semiconductor device
US8144493B2 (en) CAM cell memory device
JPH033317B2 (en)
CN108511018B (en) Semiconductor memory device and data reading method
US20030190771A1 (en) Integrated ram and non-volatile memory cell method and structure
US6618289B2 (en) High voltage bit/column latch for Vcc operation
JP5100976B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP2001283596A (en) Semiconductor memory
JP3892790B2 (en) Semiconductor non-volatile memory
JPH06168591A (en) Semiconductor storage

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
A107 Divisional application of patent